Tractament biològic dels purins porcins (II/II)

Com hem comentat en articles anteriors, el tractament dels purins és crucial tant des del punt de vista mediambiental com per maximitzar l’aprofitament dels nutrients que contenen. En altres ocasions hem parlat dels tractaments físics i químics que podem realitzar, i en l’article anterior vam descriure els principals tractaments biològics. En aquest article, ens centrarem en els bacteris que actuen en els purins, com ho fan i quins components i efectes produeixen.

A continuació, descriurem diversos microorganismes que hi actuen, explicant com ho fan i quins components i efectes produeixen, agrupats segons el mecanisme del seu metabolisme.

BACTERIS AERÒBICS

Són bacteris que necessiten oxigen i no sobreviuen sense ell. Tenen un paper vital en la descomposició de la matèria orgànica dels purins, la reducció de les olors i la millora de la qualitat del purí com a fertilitzant. La seva acció combinada assegura que el purí sigui més manejable, redueixi el seu potencial contaminant i augmenti les seves propietats fertilitzants. La gestió adequada d’aquests bacteris a través de processos d’aireig i tractament pot maximitzar els seus beneficis i contribuir a pràctiques de gestió de residus més sostenibles i eficients. A continuació, es descriuen alguns tipus de bacteris aeròbics habitualment trobats en purins porcins, i els seus efectes:

• Gènere Bacillus: Són bacteris formadors d’espores que produeixen enzims capaços de descompondre proteïnes, lípids i carbohidrats complexos. També disminueixen la producció de compostos malolents com l’amoníac i els àcids grassos volàtils. Són resistents a condicions ambientals adverses i s’utilitzen habitualment en tractaments biològics de purins.
• Gènere Pseudomonas: No són formadors d’espores, i són coneguts per la seva capacitat de degradar una àmplia varietat de compostos orgànics. Són eficaços en l’eliminació d’olors i en la reducció de la càrrega orgànica. També oxiden compostos malolents i redueixen la concentració de sulfur d’hidrogen (H₂S) i amoníac (NH₃). Emulsionen greixos i olis, millorant-ne la degradació.
• Gènere Nitrosomonas: Oxiden l’amoníac (NH₃) a nitrit (NO₂⁻), un pas crucial en el cicle del nitrogen. Amb això, es redueix la volatilització de l’amoníac i, per tant, la seva contribució a les olors. A més, la nitrificació transforma l’amoníac en formes de nitrogen més absorbibles pels cultius.
• Gènere Nitrobacter: Transformen el nitrit (NO₂⁻) generat per Nitrosomonas en nitrat (NO₃⁻), completant la nitrificació.
• Gènere Alcaligenes: Poden degradar diversos compostos orgànics i contribueixen a la reducció de la matèria orgànica volàtil. Alcaligenes faecalis pot oxidar compostos reductors de sofre, disminuint la producció de sulfur d’hidrogen.
• Gènere Micrococcus: Degraden diversos compostos orgànics i milloren la qualitat del purí. Algunes espècies poden produir compostos que inhibeixen el creixement de patògens, millorant la seguretat del purí tractat.
• Gènere Streptomyces: Produeixen enzims que degraden cel·lulosa, lignina i altres macromolècules orgàniques. Ajuden a descompondre compostos malolents i milloren la qualitat general del purí.

BACTERIS ANAERÒBICS

No utilitzen oxigen i poden morir en la seva presència (especialment els anaerobis estrictes). Són fonamentals en la digestió anaeròbia, on bacteris metanogènics, acetogènics, hidrolítics, fermentatius i reductors de sulfat treballen conjuntament per descompondre la matèria orgànica, produir biogàs i reduir la demanda biològica d’oxigen, millorant així la qualitat del purí i reduint el seu impacte ambiental. Aquests processos no només milloren l’eficiència en la gestió dels residus ramaders, sinó que també contribueixen a la producció d’energia renovable i a la reducció d’olors i patògens.

• Gènere Clostridium: Fermenten la matèria orgànica produint àcids grassos volàtils, hidrogen i diòxid de carboni. Aquests productes són utilitzats per arquees metanogèniques en l’etapa següent del procés anaerobi. També descomponen proteïnes, lípids i carbohidrats en compostos més simples, facilitant la posterior metanogènesi.
• Microorganismes metanogènics: Són arquees, no bacteris, que converteixen els àcids grassos volàtils i l’hidrogen en metà i diòxid de carboni. Són crucials en la producció de biogàs en digestors anaerobis. Aquesta conversió redueix la DBO i la quantitat total de matèria orgànica al purí.
• Bacteris desnitrificants: Després de la nitrificació aeròbia, en la desnitrificació anaeròbia, aquests bacteris transformen el nitrat (NO₃⁻) en nitrogen gasós (N₂). Els principals gèneres inclouen Pseudomonas, Paracoccus i Bacillus. Alternen entre respiració aeròbia i desnitrificació, activant enzims i vies metabòliques específiques en absència d’oxigen.
• Bacteris fermentatius (Lactobacillus i Enterococcus): Fermenten els productes de la hidròlisi (sucres i aminoàcids) en àcids orgànics, alcohols i gasos com hidrogen i CO₂. Aquesta activitat també pot reduir la producció de compostos sulfurats malolents.
• Bacteris reductors de sulfat (Desulfovibrio i Desulfobacter): Redueixen sulfats a sulfur d’hidrogen. Tot i que l’H₂S és problemàtic per l’olor i corrosivitat, una gestió adequada i tecnologies de control poden mitigar-ne els efectes. També ajuden en la precipitació de metalls pesants.

Instal·lació de tractament de purins. Foto: Rotecna.

BACTERIS FACULTATIUS

Els bacteris facultatius són crucials en el tractament de purins porcins per la seva capacitat d’adaptar-se tant a condicions aeròbiques com anaeròbiques. Degraden matèria orgànica, redueixen olors i milloren la qualitat del purí. El seu ús en inoculants microbians i sistemes de tractament assegura una gestió eficient i sostenible dels purins. A continuació, alguns dels més comuns:

• Gènere Enterobacter: Degraden matèria orgànica amb o sense oxigen, produint àcids i gasos en condicions anaeròbiques. Redueixen olors en degradar compostos volàtils.
• Gènere Escherichia: Algunes soques poden descompondre matèria orgànica en condicions variables d’oxigen, contribuint a reduir la DBO. Fermenten carbohidrats produint àcids orgànics, CO₂ i en menor mesura, metà.
• Gènere Klebsiella: Degraden una varietat de compostos orgànics, millorant la qualitat del purí. Produeixen àcids orgànics i alcohols en fermentació anaeròbica.
• Gènere Streptococcus: Contribueixen a la descomposició de matèria orgànica en ambients aeròbics i anaeròbics. També produeixen àcids orgànics que ajuden a estabilitzar el purí.

La selecció i gestió de bacteris adequats per a la descomposició de les parts sòlides del purí porcí és essencial per a un tractament eficient. L’ús combinat de diferents tipus de bacteris, cadascun amb el seu rol específic, pot maximitzar la descomposició de la matèria orgànica, reduir olors i emissions, i millorar la qualitat del fertilitzant resultant.

Per afavorir la proliferació d’uns o altres bacteris i aconseguir l’efecte desitjat, es poden inocular cultius bacterians específics per iniciar o accelerar el procés de descomposició. També es poden generar les condicions ideals per al seu creixement i activitat, controlant la temperatura, el pH i la humitat.